CN117484289A - 一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺，包括以下步骤：先对直角屋脊棱镜的毛坯进行粗加工，再利用第一定位工装1将直角屋脊棱镜光胶至90°方砖靠体上，加工直角屋脊棱镜的两个直角面；再利用第二定位工装2将直角屋脊棱镜光胶在45°靠体上，加工直角屋脊棱镜的两个屋脊面；再将直角屋脊棱镜光胶在玻璃垫板上加工两个侧面；最后再精加工直角屋脊棱镜的两个屋脊面，最终得到产品的塔差在±1′以内，双像差在±10″以内。
Description
技术领域
本发明涉及光学棱镜加工技术领域，具体为一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺。
背景技术
棱镜是由光学材料组成的棱柱体，所有棱镜的折射面和反射面统称工作面，两工作面的交线称为棱，垂直棱的截面称为主截面。棱镜在光学中起着许多各不相同的作用，棱镜的组合可以用作分束器、起偏器等。
棱镜不仅对工作面表面的精度要求高，而且对工作面之间的角度精度要求也非常高，此两方面直接决定棱镜好坏。目前，棱镜一般采用一次批量生产，保证棱镜各工作面参数(光洁度、平面度、角度等)达到设计精度要求，是每个工艺技术方案必须要解决的一个核心问题，因为在制造过程中的每道工序都可能影响最终成品精度，所以对加工精度的控制始终贯穿于整个制造过程，同时还要求对每道工序的影响因素都应有解决的方法。
现有屋脊棱镜在光学加工中的角度精度控制方法一般有以下两种：
方法一，在抛光机上用长方体、90°方体和光胶垫板等工装来组成镜盘，通过控制平行的方法来进行研磨、抛光；这种方法对于屋脊棱镜在加工中的技术要求（屋脊角角度≥1″，以及塔差≥1'）均无法精准控制；
方法二：用加工立方体的方法，先将毛坯加工成立方体光坯，待检测合格后，再将立方体光坯用精密切割机切割成屋脊棱镜形状，最后再继续加工屋脊棱镜1面，切割中容易造成已合格的工作面产生缺陷，影响零件质量，并且对于塔差≥1'的精度也无法精准控制；
这种两种加工方法均存在塔差误差大的特点，不适合高精度校准棱镜的加工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：先对直角屋脊棱镜的毛坯进行粗加工，再利用第一定位工装1将直角屋脊棱镜光胶至90°方砖靠体上，加工直角屋脊棱镜的两个直角面；
再利用第二定位工装2将直角屋脊棱镜光胶在45°靠体上，先加工出直角屋脊棱镜的两个屋脊面，并对其中一个屋脊面做精加工；
再将直角屋脊棱镜光胶在玻璃垫板上加工两个侧面；
再利用90°长方砖靠体精加工直角屋脊棱镜的另一个屋脊面；
从而保证得到产品的塔差在±1′以内，双像差在±10″以内。
优选的，所述直角屋脊棱镜的毛坯粗加工工艺为：
S1:根据图纸要求，粗磨成型每个面留有0.4mm加工余量的毛坯；
S2:用任一侧面作上盘面，用417胶水点胶在玻璃垫板上，按工艺尺寸加工，高抛直接下盘，要求表面光圈为-0.2λ，表面无砂眼;
S3:把抛光完工的侧面用417胶水封胶在玻璃垫板上，要看到粗光圈，按工艺尺寸加工，平行度在φ300㎜的范围内误差小于0.002㎜，面型在φ300㎜的范围内为0.001㎜，高抛直接下盘，表面光圈为-0.2λ，表面无砂眼。
优选的，所述直角屋脊棱镜的两个直角面加工工艺为：
S1:以任意一侧面为上盘面，利用第一定位工装将直角屋脊棱镜光胶在90°方砖靠体上，烘烤4小时，冷却后涂上保护胶，把90°靠体光胶在玻璃垫板上，加工某一个直角面；
S2:磨砂按工艺尺寸加工，平行度在φ300㎜范围内控制在误差小于0.002㎜，面型在φ300㎜范围内控制在0.001㎜；
S3:抛光时平行度在φ300㎜范围内控制在0.002㎜以内，用平面干涉仪检测，光圈和表面光洁度按图纸要求加工；
S4:翻转方砖靠体，用相同的方法加工另一直角面。
优选的，所述直角屋脊棱镜的两个屋脊面加工工艺，以及其中一个屋脊面的精加工工艺为：
S1:以任意一侧面为上盘面，利用第二定位工装将直角屋脊棱镜光胶在45°靠体的弦面上，光胶时要保证两加工完工的直角面与第二定位工装的基准面对上粗光圈，然后涂上保护胶，再将靠体光胶在玻璃垫板上，加工出第一个屋脊面；
S2:磨砂按工艺尺寸加工，平行度在φ300㎜范围内误差小于0.002㎜，面型在φ300㎜范围内为0.001㎜，高抛直接下盘；
S3:用相同的方法上盘，加工出第二个屋脊面，先磨砂，高抛，再精抛该屋脊面，精抛时用平面干涉仪检测平行度，在φ300㎜范围内为0.001㎜，表面光圈和光洁度按图纸要求加工。
优选的，所述直角屋脊棱镜的两个侧面加工工艺为：
S1:以任一侧面为上盘面，用417胶水封胶在玻璃垫板上加工另一侧面，磨砂时，平行度在φ300㎜范围内为误差小于0.005㎜，面型在φ300㎜范围内为-0.003㎜，尺寸按工艺要求加工，表面粗糙度按图纸要求加工；
S2:用相同的工艺加工另一侧面，尺寸和粗糙度按图纸要求加工。
优选的，精加工直角屋脊棱镜另一个屋脊面的工艺为：
S1:把精抛完工的屋脊面光胶在90°长方砖靠体上，用待加工屋脊面定位时一定要看到光圈条纹，烘烤4小时，冷却后涂上保护胶，再把90°长方砖靠体光胶在玻璃垫板上，精加工这个待加工屋脊面；
S2:磨砂时按工艺尺寸加工。平行度在φ300㎜的范围内误差小于0.001㎜，面型在φ300㎜的范围内为0.001㎜；
S3:先高抛，再精抛；用平面干涉仪检测平行度，在φ300㎜范围内误差小于0.001㎜，确保双像差小于±10″，塔差小于±1′，表面光圈和光洁度按图纸要求加工；
S4:下盘倒边，清洗，检验。
优选的，所述第一定位工装1包括第一基板11，所述第一基板11上固定有第一长方形靠模12，所述第一长方形靠模12的侧面固定有L形靠模13，所述90°方砖靠体14安装于L形靠模13上，所述90°方砖靠体14的两侧，能够同时光胶两个直角屋脊棱镜的毛坯。
优选的，所述第二定位工装2包括第二基板21，所述第二基板21上固定有两个定位靠模22，两个所述定位靠模22相对设置在第二基板21上，且直角面与第二基板21接触，两者的斜面形成V型定位槽23，再在其中一个所述定位靠模22的旁边固定一个支撑块24，所述支撑块24上安装有屋脊面定位模组25；
所述屋脊面定位模组25包括第二长方形靠模251和45°靠模252，所述第二长方形靠模251的端部固定于支撑块24上，且整体呈倾斜状设计，所述45°靠模252的直角面固定于第二长方形靠模251的侧面，所述第二长方形靠模251和45°靠模252之间的形成直角型定位槽26。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
利用专用的第一定位工装和90°方砖靠体的配合，以及第二定位工装和45°靠体的配合，以简化直角面和屋脊面的加工工艺，不仅便于操作，而且成盘率高，合格率高，有效地提高生产效率和产出率；
利用常用的45°靠体和90°方砖靠体的加工屋脊面，不仅能实现产品的塔差在±1′以内，双像差在±10″以内，而且还能确保屋脊棱镜的对称度在±0.05㎜。
附图说明
图1为本发明第一定位工装的结构示意图；
图2为本发明90°方砖靠体安装于第一定位工装上的结构示意图；
图3为本发明利用第一定位工装光胶直角屋脊棱镜的结构示意图；
图4为本发明直角屋脊棱镜光胶于90°方砖靠体上的结构示意图；
图5为本发明第二定位工装的结构示意图；
图6为本发明第二定位工装的结构示意图；
图7为本发明利用第二定位工装光胶直角屋脊棱镜的结构示意图；
图8为本发明直角屋脊棱镜光胶于45°靠体上的结构示意图；
图9为本发明加工直角屋脊棱镜的屋脊面时的结构示意图；
图10为本发明加工直角屋脊棱镜的另一屋脊面时的结构示意图；
图11为本发明精抛完工的屋脊面光胶在90°长方砖靠体侧面上的结构示意图；
图12为本发明加工完成的直角屋脊棱镜结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、 “下”、 “内”、 “外”“前端”、 “后端”、“两端”、 “一端”、 “另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、 “设置有”、 “连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺，先对直角屋脊棱镜的毛坯，毛坯粗加工工艺如下：
S1:根据图纸要求，粗磨成型每个面留有0.4mm加工余量的毛坯；
S2:用任一侧面作上盘面，用417胶水点胶在玻璃垫板上，按工艺尺寸加工，高抛直接下盘，要求表面光圈为-0.2λ，表面无砂眼;
S3:把抛光完工的侧面用417胶水封胶在玻璃垫板上，要看到粗光圈，按工艺尺寸加工，平行度在φ300㎜的范围内误差小于0.002㎜，面型在φ300㎜的范围内为0.001㎜，高抛直接下盘，表面光圈为-0.2λ，表面无砂眼。
利用如图1所示的第一定位工装1将直角屋脊棱镜的毛坯光胶至90°方砖靠体上，以加工直角屋脊棱镜的两个直角面，
每个90°方砖靠体上都可以光胶两个直角屋脊棱镜的毛坯如图3所示，
再将如图4所示的90°方砖靠体都光胶至玻璃垫板上，这样就可以在玻璃垫板的板面上同时加工40-50件，加工时操作简单，成盘率高；
上述两个直角面的具体加工工艺如下：
S1:以任意一侧面为上盘面，利用第一定位工装将直角屋脊棱镜光胶在90°方砖靠体上，烘烤4小时，冷却后涂上保护胶，把90°靠体光胶在玻璃垫板上，加工某一个直角面；
S2:磨砂按工艺尺寸加工，平行度在φ300㎜范围内控制在误差小于0.002㎜，面型在φ300㎜范围内控制在0.001㎜；
S3:抛光时平行度在φ300㎜范围内控制在0.002㎜以内，用平面干涉仪检测，光圈和表面光洁度按图纸要求加工；
S4:翻转方砖靠体，用相同的方法加工另一直角面。
再利用如图5、图6所示的第二定位工装2将直角屋脊棱镜光胶在45°靠体上，
再将如图8所示的45°靠体的直角面光胶在玻璃垫板上，先加工出直角屋脊棱镜的两个屋脊面，并对其中一个屋脊面做精加工，具体工艺如下：
S1:以任意一侧面为上盘面，利用第二定位工装将直角屋脊棱镜光胶在45°靠体的弦面上，光胶时要保证两加工完工的直角面与第二定位工装的基准面对上粗光圈，然后涂上保护胶，再将靠体光胶在玻璃垫板上，加工如图9所示的第一个屋脊面；
S2:磨砂按工艺尺寸加工，平行度在φ300㎜范围内误差小于0.002㎜，面型在φ300㎜范围内为0.001㎜，高抛直接下盘；
S3:用相同的方法上盘，加工如图10所示的第二个屋脊面，先磨砂，高抛，再精抛该屋脊面，精抛时用平面干涉仪检测平行度，在φ300㎜范围内为0.001㎜，表面光圈和光洁度按图纸要求加工。
再将直角屋脊棱镜光胶在玻璃垫板上加工两个侧面，两个侧面的具体加工工艺如下：
S1:以任一侧面为上盘面，用417胶水封胶在玻璃垫板上加工另一侧面，磨砂时，平行度在φ300㎜范围内为误差小于0.005㎜，面型在φ300㎜范围内为-0.003㎜，尺寸按工艺要求加工，表面粗糙度按图纸要求加工；
S2:用相同的工艺加工另一侧面，尺寸和粗糙度按图纸要求加工。
再利用90°长方砖靠体精加工直角屋脊棱镜的另一个屋脊面，具体工艺如下：
S1:把精抛完工的屋脊面光胶在90°长方砖靠体的侧面上如图11所示，每个90°长方砖靠体上至少可以光胶4个直角屋脊棱镜；
在光胶过程中，用待加工屋脊面定位时一定要看到光圈条纹，
光胶后再烘烤4小时，冷却后涂上保护胶，再把90°长方砖靠体光胶在玻璃垫板上，精加工这个待加工屋脊面；
S2:磨砂时按工艺尺寸加工；平行度在φ300㎜的范围内误差小于0.001㎜，面型在φ300㎜的范围内为0.001㎜；
S3:先高抛，再精抛，用平面干涉仪检测平行度，在φ300㎜范围内误差小于0.001㎜，确保双像差小于±10″，塔差小于±1′，表面光圈和光洁度按图纸要求加工；
S4:下盘倒边，清洗，检验，即可得到产品的塔差在±1′以内，双像差在±10″以内的高精度直角屋脊棱镜如图12所示。
本实施例中，所述第一定位工装1包括第一基板11，所述第一基板11上固定有第一长方形靠模12，所述第一长方形靠模12的侧面固定有L形靠模13，所述90°方砖靠体安装于L形靠模13上，所述90°方砖靠体的两侧，能够同时光胶两个直角屋脊棱镜的毛坯；
利用第一定位工装1将直角屋脊棱镜的毛坯光胶至90°方砖靠体上的操作步骤如下：先将90°方砖靠体固定到L形靠模13上如图2所示，然后取两个直角屋脊棱镜的毛坯分别光胶在90°方砖靠体的两侧如图3所示，光胶时要保证直角屋脊棱镜的两个直角面分别对应至第一长方形靠模12和第一基板，其侧面与90°方砖靠体的侧面相贴，在侧面图上胶水即可将其光胶至90°方砖靠体。
本实施例中，所述第二定位工装2结构如图5、图6所示，包括第二基板21，所述第二基板21上固定有两个定位靠模22，两个所述定位靠模22相对设置在第二基板21上，且直角面与第二基板21接触，两者的斜面形成V型定位槽23，再在其中一个所述定位靠模22的旁边固定一个支撑块24，所述支撑块24上安装有屋脊面定位模组25；
所述屋脊面定位模组25包括第二长方形靠模251和45°靠模252，所述第二长方形靠模251的端部固定于支撑块24上，且整体呈倾斜状设计，所述45°靠模252的直角面固定于第二长方形靠模251的侧面，所述第二长方形靠模251和45°靠模252之间的形成直角型定位槽26；
利用第二定位工装2将直角屋脊棱镜光胶在45°靠体的操作步骤如下：如图7所示，先将45°靠体放置到V型定位槽23处，使其弦面与屋脊面定位模组25的底面相贴，再将直角屋脊棱镜的直角对应卡在直角型定位槽26内，且侧面与45°靠体的弦面相贴，在定位期间需要保证两个加工完工的直角面与屋脊面定位模组25的基准面对上粗光圈，即可用胶水将直角屋脊棱镜的侧面光胶在45°靠体的弦面上。
对于本领域技术人员而言，显然发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：先对直角屋脊棱镜的毛坯进行粗加工，再利用第一定位工装（1）将直角屋脊棱镜光胶至90°方砖靠体上，加工直角屋脊棱镜的两个直角面；
再利用第二定位工装（2）将直角屋脊棱镜光胶在45°靠体上，先加工出直角屋脊棱镜的两个屋脊面，并对其中一个屋脊面做精加工；
再将直角屋脊棱镜光胶在玻璃垫板上加工两个侧面；
再利用90°长方砖靠体精加工直角屋脊棱镜的另一个屋脊面；
从而保证得到产品的塔差在±1′以内，双像差在±10″以内。
2.根据权利要求1所述的一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺，其特征在于，所述直角屋脊棱镜的毛坯粗加工工艺为：
S1:根据图纸要求，粗磨成型每个面留有0.4mm加工余量的毛坯；
S2:用任一侧面作上盘面，用417胶水点胶在玻璃垫板上，按工艺尺寸加工，高抛直接下盘，要求表面光圈为-0.2λ，表面无砂眼;
S3:把抛光完工的侧面用417胶水封胶在玻璃垫板上，要看到粗光圈，按工艺尺寸加工，平行度在φ300㎜的范围内误差小于0.001㎜，面型在φ300㎜的范围内为0.001㎜，高抛直接下盘，表面光圈为-0.2λ，表面无砂眼。
3.根据权利要求1所述的一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺，其特征在于，所述直角屋脊棱镜的两个直角面加工工艺为：
S1:以任意一侧面为上盘面，利用第一定位工装将直角屋脊棱镜光胶在90°方砖靠体上，烘烤4小时，冷却后涂上保护胶，把90°靠体光胶在玻璃垫板上，加工某一个直角面；
S2:磨砂按工艺尺寸加工，平行度在φ300㎜范围内控制在误差小于0.002㎜，面型在φ300㎜范围内控制在0.001㎜；
S3:抛光时平行度在φ300㎜范围内控制在0.002㎜以内，用平面干涉仪检测，光圈和表面光洁度按图纸要求加工；
S4:翻转方砖靠体，用相同的方法加工另一直角面。
4.根据权利要求1所述的一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺，其特征在于，所述直角屋脊棱镜的两个屋脊面的加工工艺，以及其中一个屋脊面的精加工工艺为：
S1:以任意一侧面为上盘面，利用第二定位工装将直角屋脊棱镜光胶在45°靠体的弦面上，光胶时要保证两加工完工的直角面与第二定位工装的基准面对上粗光圈，然后涂上保护胶，再将靠体光胶在玻璃垫板上，加工出第一个屋脊面；
S2:磨砂按工艺尺寸加工，平行度在φ300㎜范围内误差小于0.002㎜，面型在φ300㎜范围内为0.001㎜，高抛直接下盘；
S3:用相同的方法上盘，加工出第二个屋脊面，先磨砂，高抛，再精抛该屋脊面，精抛时用平面干涉仪检测平行度，在φ300㎜范围内为0.001㎜，表面光圈和光洁度按图纸要求加工。
5.根据权利要求1所述的一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺，其特征在于，所述直角屋脊棱镜的两个侧面加工工艺为：
S1:以任一侧面为上盘面，用417胶水封胶在玻璃垫板上加工另一侧面，磨砂时，平行度在φ300㎜范围内为误差小于0.005㎜，面型在φ300㎜范围内为-0.003㎜，尺寸按工艺要求加工，表面粗糙度按图纸要求加工；
S2:用相同的工艺加工另一侧面，尺寸和粗糙度按图纸要求加工。
6.根据权利要求1所述的一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺，其特征在于，精加工直角屋脊棱镜另一个屋脊面的工艺为：
S1:把精抛完工的屋脊面光胶在90°长方砖靠体上，用待加工屋脊面定位时一定要看到光圈条纹，烘烤4小时，冷却后涂上保护胶，再把90°长方砖靠体光胶在玻璃垫板上后，精加工这个待加工屋脊面；
S2:磨砂时按工艺尺寸加工；平行度在φ300㎜的范围内误差小于0.001㎜，面型在φ300㎜的范围内为0.001㎜；
S3:先高抛，再精抛；用平面干涉仪检测平行度，在φ300㎜范围内误差小于0.001㎜，确保双像差小于±10″，塔差小于±1′，表面光圈和光洁度按图纸要求加工；
S4:下盘倒边，清洗，检验。
7.根据权利要求1所述的一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺，其特征在于：所述第一定位工装（1）包括第一基板（11），所述第一基板（11）上固定有第一长方形靠模（12），所述第一长方形靠模（12）的侧面固定有L形靠模（13），所述90°方砖靠体安装于L形靠模（13）上，所述90°方砖靠体的两侧，能够同时光胶两个直角屋脊棱镜的毛坯。
8.根据权利要求1所述的一种直角屋脊棱镜塔差1′的加工工艺，其特征在于：所述第二定位工装（2）包括第二基板（21），所述第二基板（21）上固定有两个定位靠模（22），两个所述定位靠模（22）相对设置在第二基板（21）上，且直角面与第二基板（21）接触，两者的斜面形成V型定位槽（23），再在其中一个所述定位靠模（22）的旁边固定一个支撑块（24），所述支撑块（24）上安装有屋脊面定位模组（25）；
所述屋脊面定位模组（25）包括第二长方形靠模（251）和45°靠模（252），所述第二长方形靠模（251）的端部固定于支撑块（24）上，且整体呈倾斜状设计，所述45°靠模（252）的直角面固定于第二长方形靠模（251）的侧面，所述第二长方形靠模（251）和45°靠模（252）之间的形成直角型定位槽（26）。
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